W rzekach naturalnych woda płynie z górnego biegu do dolnego biegu zmieszana z osadem i często przemywa koryto rzeki i zbocza brzegów, co pokazuje, że w wodzie ukryta jest pewna ilość energii. W warunkach naturalnych ta potencjalna energia jest zużywana na szorowanie, wypychanie osadu i pokonywanie oporu tarcia. Jeśli zbudujemy kilka budynków i zainstalujemy niezbędny sprzęt, aby zapewnić stały przepływ wody przez turbinę wodną, turbina wodna będzie napędzana prądem wody, jak wiatrak, który może obracać się w sposób ciągły, a energia wody zostanie przekształcona w energię mechaniczną. Kiedy turbina wodna napędza generator, aby obracał się razem, może on generować energię elektryczną, a energia wody zostanie przekształcona w energię elektryczną. Jest to podstawowa zasada wytwarzania energii wodnej. Turbiny wodne i generatory są najbardziej podstawowym sprzętem do wytwarzania energii wodnej. Pozwólcie, że przedstawię wam krótkie wprowadzenie do niewielkiej wiedzy na temat wytwarzania energii wodnej.
1. Energia wodna i przepływ wody
W celu określenia skali elektrowni wodnej, aby określić jej wielkość, należy znać jej zdolność generowania energii. Zgodnie z podstawowymi zasadami wytwarzania energii wodnej, nietrudno zauważyć, że zdolność generowania energii elektrowni jest określana przez ilość pracy, jaką może wykonać prąd. Całkowitą pracę, jaką woda może wykonać w określonym czasie, nazywamy energią wody, a pracę, którą można wykonać w jednostce czasu (sekundę), nazywamy mocą prądu. Oczywiście, im większa moc przepływu wody, tym większa zdolność generowania energii elektrowni. Dlatego, aby poznać zdolność generowania energii elektrowni, musimy najpierw obliczyć moc przepływu wody. Moc przepływu wody w rzece można obliczyć w ten sposób, zakładając, że spadek powierzchni wody w określonym odcinku rzeki wynosi H (metry), a objętość wody H przepływającej przez przekrój poprzeczny rzeki w jednostce czasu (sekundy) wynosi Q (metry sześcienne/sekundę), wówczas przepływ Moc przekroju jest równa iloczynowi ciężaru wody i spadku. Oczywiste jest, że im wyższy spadek wody, tym większy przepływ, a co za tym idzie większa moc przepływu wody.
2. Wydajność elektrowni wodnych
Przy pewnym ciśnieniu i przepływie, energia elektryczna, którą elektrownia wodna może wytworzyć, nazywana jest mocą wyjściową hydroenergii. Oczywiście moc wyjściowa zależy od mocy przepływu wody przez turbinę. W procesie przekształcania energii wody w energię elektryczną, woda musi pokonać opór koryt rzek lub budynków na drodze od góry do dołu rzeki. Turbiny wodne, generatory i urządzenia przesyłowe muszą również pokonać wiele oporów podczas pracy. Aby pokonać opór, należy wykonać pracę, a moc przepływu wody zostanie zużyta, co jest nieuniknione. Dlatego moc przepływu wody, która może być wykorzystana do wytworzenia energii elektrycznej, jest mniejsza niż wartość uzyskana ze wzoru, to znaczy, że moc wyjściowa elektrowni wodnej powinna być równa mocy przepływu wody pomnożonej przez współczynnik mniejszy niż 1. Ten współczynnik jest również nazywany sprawnością elektrowni wodnej.
Konkretna wartość sprawności elektrowni wodnej jest związana z ilością strat energii, które występują, gdy woda przepływa przez budynek i turbinę wodną, urządzenia transmisyjne, generator itp., im większa strata, tym niższa sprawność. W małej elektrowni wodnej suma tych strat stanowi około 25-40% mocy przepływu wody. Oznacza to, że przepływ wody, który może wygenerować 100 kilowatów energii elektrycznej, wpływa do elektrowni wodnej, a generator może wygenerować tylko 60 do 75 kilowatów energii elektrycznej, więc sprawność elektrowni wodnej wynosi 60~75%.
Z poprzedniego wprowadzenia wynika, że gdy natężenie przepływu i różnica poziomów wody w elektrowni są stałe, moc wyjściowa elektrowni zależy od sprawności. Praktyka wykazała, że oprócz wydajności turbin hydraulicznych, generatorów i urządzeń transmisyjnych, inne czynniki wpływające na sprawność elektrowni wodnych, takie jak jakość konstrukcji budynku i instalacji urządzeń, jakość eksploatacji i zarządzania oraz poprawność projektu elektrowni wodnej, są czynnikami wpływającymi na sprawność elektrowni wodnej. Oczywiście niektóre z tych czynników wpływających są pierwotne, a niektóre wtórne, a w pewnych warunkach czynniki pierwotne i wtórne również przekształcą się w siebie.
Jednak bez względu na to, jaki jest czynnik, decydującym czynnikiem jest to, że ludzie nie są przedmiotami, maszyny są kontrolowane przez ludzi, a technologia jest rządzona przez myśl. Dlatego przy projektowaniu, budowie i doborze sprzętu do elektrowni wodnych konieczne jest pełne oddanie subiektywnej roli istot ludzkich i dążenie do doskonałości w technologii, aby zminimalizować utratę energii przepływu wody tak bardzo, jak to możliwe. Dotyczy to niektórych elektrowni wodnych, w których sam spadek wody jest stosunkowo niski. Jest to szczególnie ważne. Jednocześnie konieczne jest skuteczne wzmocnienie działania i zarządzania elektrowniami wodnymi, aby poprawić wydajność elektrowni, w pełni wykorzystać zasoby wodne i umożliwić małym elektrowniom wodnym odgrywanie większej roli.
Czas publikacji: 09-06-2021
